Des aimants conçus à l’échelle moléculaire

Le stockage d’informations dans les disques durs des ordinateurs et des clouds repose sur des aimants. En s’orientant dans une direction ou une autre en fonction du champ magnétique auquel ils sont soumis, ils enregistrent une information binaire. « Le problème des éléments utilisés classiquement est que soit leur extraction est très polluante, soit ce sont des métaux lourds toxiques », explique Ie-Rang Jeon, chimiste dans l’équipe Macse(1), à l’Institut de sciences chimiques de Rennes.

Des propriétés flexibles

Elle travaille à l’échelle moléculaire, pour concevoir des aimants plus écologiques, nécessitant moins d’énergie et éventuellement multifonctions. « Mon approche offre un choix quasi illimité de métaux et d’éléments organiques, ce qui me permet de choisir les moins polluants », précise-t-elle. Ses travaux lors de son postdoctorat ont été récompensés par une bourse de la Fondation L’Oréal-Unesco Pour les femmes et la science.

L’innovation vient des molécules organiques, qui lient les atomes métalliques. Elles permettent de réduire le poids de l’aimant final, qui est neuf à dix fois plus léger que son homologue en alliage de métaux, mais surtout d’adapter les propriétés des matériaux. Pour cela, la chimiste joue sur l’architecture des briques moléculaires qui constituent les aimants. Selon la disposition des molécules les unes par rapport aux autres, les caractéristiques changent et permettent même d’imaginer des aimants mêlant plusieurs propriétés. Il est non seulement possible de concevoir des matériaux réceptifs au champ magnétique, mais également de les rendre sensibles à la lumière, ou de moduler le déplacement des électrons. La dimension et la forme des assemblages peuvent aussi être modifiées, de même que la présence de pores. « Une matière poreuse est avantageuse, car elle rend le matériau encore plus léger. Il est également envisageable de séparer ou de détecter des gaz, ce qui ouvre de nombreuses possibilités », explique la chercheuse.

Mais, pour l’instant, il n’est pas simple d’obtenir des aimants aussi efficaces que ceux utilisés habituellement. Ie-Rang Jeon y est parvenue, à force de tester des réactions chimiques donnant des architectures moléculaires différentes.

Selon un champ électrique

Désormais chargée de recherche Cnrs au sein de la même équipe, elle continue ses travaux sur les aimants, mais en s’intéressant à une autre propriété : la ferroélectricité. C’est-à-dire la capacité de certains matériaux à s’orienter non pas selon un champ magnétique, mais selon un champ électrique. « Produire un champ électrique nécessite moins d’énergie que de produire un champ magnétique », explique la chercheuse. Même si les recherches sont prometteuses et que d’autres équipes étudient des matériaux similaires, en utilisant des approches différentes, ce n’est pas demain que des aimants mêlant métaux et composés organiques prendront place dans nos disques durs. Avant cela, il faudra revoir la manière de fabriquer ces objets et notamment comment y intégrer les aimants.